trờn thế giới
Ngay từ khi mới xuất hiện, cụng nghệ NG-SDH đó được sự quan tõm rất lớn của cỏc nhà khai thỏc, cỏc nhà sản xuất thiết bị và đặc biệt là cỏc tổ chức tiờu chuẩn trờn thế giới như ITU-T, IEEE, ANSI, ESI. Cỏc khuyến nghị và tiờu chuẩn này chủ yếu tập trung vào cỏc giao thức mới là GFP, LCAS và VCAT. Bảng 2.12 liệt kờ cỏc tiờu chuẩn liờn quan đến cụng nghệ NG-SDH của cỏc tổ chức tiờu chuẩn trờn thế giới. Trong đú, GFP, VCAT và LCAS là bộ cỏc tiờu chuẩn được thiết kế nhằm cải thiện hiệu suất, độ mịn băng tần, tớnh linh hoạt của SDH truyền thống. Cũng cần lưu ý rằng cỏc giao thức này khụng làm thay đổi bản chất kờnh, điểm-điểm của cỏc mạng SDH truyền thống. Cỏc giao thức này là cỏc giao thức lớp 1. GFP, ở cả hai phương thức, là một giao thức sắp xếp khung lớp 1 vào SDH. Giao thức này khụng được thiết kế với
mục đớch thay thế RPR. Trong thực tế, RPR cú thể sử dụng GFP như một giao thức sắp xếp lớp 1 và nhúm làm việc IEEE 802.17 đó phỏt triển một lớp „thoả hiệp“ nhằm cung cấp chức năng này.
Bảng 2.11: Cỏc tiờu chuẩn liờn quan đến cụng nghệ NG-SDH của cỏc tổ chức tiờu chuẩn trờn thế giới
Tổ chức tiờu chuẩn Tiờu chuẩn
ITU-T G.7041/Y.1303 G.707 G.783 G.7042/Y.1306 G.709/G.798 IEEE IEEE 802.17 ANSI T1.105-2001 T1.105.02-2001 ETSI EN300 417-9-1
2.5.1. Cỏc tiờu chuẩn của ITU-T
ITU-T là một trong 3 thành viờn của hiệp hội viễn thụng quốc tế (ITU)- một tổ chức quốc tế nằm trong tổ chức liờn hiệp quốc, cú trụ sở chớnh đặt tại Genever, Thuỵ Sỹ. Nhiệm vụ của ITU-T là nghiờn cứu những vấn đề về kỹ thuật viễn thụng rồi đưa ra thành những khuyến nghị về viễn thụng trờn phạm vi toàn thế giới với mục tiờu là đảm bảo cỏc chuẩn cú chất lượng cao. ITU-T được thành lập vào ngày 1 thỏng 3 năm 1993 thay thế cho CCITT được thành lập từ 1865. Cấu trỳc tổ chức của ITU-T bao gồm một nhúm cố vấn về chuẩn hoỏ viễn thụng và cỏc nhúm nghiờn cứu, trong mỗi nhúm nghiờn cứu lại cú cỏc nhúm làm việc (working party).
Ban đầu, tổ chức ITU-T gồm 16 nhúm nghiờn cứu, những bõy giờ chỉ cũn lại 14 nhúm nghiờn cứu, cỏc nhúm 1 và 14 đó hoàn thành nhiệm vụ. Trong cỏc nhúm nghiờn cứu của ITU-T thỡ cú hai nhúm nghiờn cứu về mạng quang thế hệ sau là SG 13 và SG 15. Nhúm SG 13 nghiờn cứu về kiến trỳc và cỏc yờu cầu của mặt phẳng điều khiển của OTN. Nhúm SG 15 chịu trỏch nhiệm nghiờn cứu mạng truyền tải quang, cỏc hệ thống, thiết bị bao gồm cỏc chuẩn ở lớp truyền dẫn cho mạng truy nhập, metro, mạng lừi.
Dưới đõy là cỏc khuyến nghị của ITU-T liờn quan đến cụng nghệ NG-SDH:
- G.707/Y.1322: khuyến nghị này cung cấp cỏc yờu cầu cho cỏc tớn hiệu STM-N tại giao diện node mạng của một mạng số đồng bộ, trong đú cú đề cập đến ghộp chuỗi ảo VCAT cho cỏc luồng bậc cao và bậc thấp, bao gồm:
o Ghộp chuỗi ảo X lần VC-3/4 (VC-3/4-X, X=1...256) để tạo thành tải cú dung lượng VC-4-Xc
o Ghộp chuỗi ảo X lần VC-2/1 để tạo thành tải cú dung lượng VC-2/1-Xv
- G.709/Y.1331: Khuyến nghị này xỏc định cỏc yờu cầu của module truyền tải quang của cỏc tớn hiệu bậc n (OTM-n) của mạng truyền tải quang, trong đú cú đề cập đến việc sắp xếp cỏc khung GFP vào đơn vị tải kờnh quang (OPUk). Nội dung chớnh của khuyến nghị bao gồm :
o Kiến trỳc truyền tải quang
o Chức năng của mào đầu trong việc hỗ trợ cỏc mạng quang đa bước súng
o Cỏc cấu trỳc khung
o Cỏc tốc độ bit
o Cỏc dạng sắp xếp tớn hiệu khỏch hàng
Cỏc giao diện được xỏc định trong khuyến nghị này cú thể được ỏp dụng tại cỏc giao diện khỏch hàng-mạng (UNI) và cỏc giao diện node mạng (NNI) của mạng truyền tải quang.
- G.783: Khuyến nghị này cung cấp cỏc đặc tớnh của cỏc khối chức năng thiết bị SDH (gồm cả cỏc yờu cầu hỗ trợ chức năng VCAT). Khuyến nghị xỏc định một tập hợp cỏc khối chức năng và một bộ cỏc quy tắc để hợp nhất cỏc khối chức năng này thành một thiết bị truyền dẫn số.
Khuyến nghị cũng đưa ra cỏc thành phần và phương phỏp luận cú thể được sử dụng để mụ tả quỏ trỡnh xử lý SDH.
Phương phỏp mụ tả dựa trờn việc phõn tỏch chức năng của thiết bị thành cỏc chức năng nguyờn tử và hữu cơ. Thiết bị sau đú sẽ được mụ tả bởi Đặc tớnh chức năng thiết bị (EFS) của nú, bao gồm cỏc chức năng nguyờn tử và hữu cơ, kết nối bờn trong, cỏc chỉ tiờu đặc tớnh chất lượng tổng quỏt (vớ dụ : trễ chuyển giao, độ khả dụng...)
- G.7041/Y.1303: Khuyến nghị này xỏc định một thủ tục định khung chung (GFP) cú cỏc tải cú chiều dài thay đổi từ cỏc tớn hiệu khỏch hàng bậc cao cho việc sắp xếp liờn tiếp vào cỏc luồng đồng bộ như đó định nghĩa trong ITU-T G.707/Y.1322 và G.709/Y.1331. Nội dung của khuyến nghị gồm:
o Cỏc dạng khung cho cỏc khối PDU được chuyển giao giữa cỏc điểm đầu và cuối GFP
o Thủ tục sắp xếp cỏc tớn hiệu khỏch hàng vào GFP
- G.7042/Y.1305: Khuyến nghị này đề cập đến cơ chế điều chỉnh dung lượng (LCAS) được sử dụng để tăng hoặc giảm dung lượng băng tần của tớn hiệu
VCAT trờn cỏc mạng SDH/OTN. Hơn nữa, cơ chế này sẽ tự động giảm dung lượng của tải nếu một thành viờn bị sự cố, và tăng dung lượng tải khi sự cố mạng đó được khắc phục. Cơ chế này được ỏp dụng cho mọi thành viờn của nhúm ghộp ảo.
Khuyến nghị này xỏc định cỏc trạng thỏi yờu cầu tại node nguồn và node đớch của tuyến cũng như thụng tin điều khiển được trao đổi giữa nguồn và đớch của tuyến nhằm cho phộp định cỡ lại một cỏch linh hoạt tớn hiệu ghộp ảo. Cỏc trường thụng tin sử dụng để chuyển thụng tin điều khiển qua mạng truyền tải đó được định nghĩa trong cỏc khuyến nghị liờn quan là ITU-T G.707 và G.783 cho SDH và ITU-T G.709 và G.798 cho OTN.
2.5.2.. Tiờu chuẩn của IEEE
IEEE là một tổ chức gồm hơn 360.000 thành viờn ở hơn 170 nước và là tổ chức phi lợi nhuận và chuyờn về vấn đề kỹ thuật. IEEE hoạt động trờn nhiều lĩnh vực của khỏc nhau về viễn thụng và trong đú hoạt động trờn 2 khớa cạnh quan trọng của mạng quang. Khớa cạnh đầu tiờn là sự phỏt triển của cụng nghệ Ethernet với tốc độ truyền dẫn 10Gbps-đang được nhúm làm việc 802.3 thuộc uỷ ban chuẩn hoỏ LAN/MAN IEEE 802 phụ trỏch. Khớa cạnh thứ hai là chuẩn hoỏ RPR được nhúm làm việc IEEE 802.17 RPR (RPRWG) phụ trỏch. Nhiệm vụ của nhúm này là phỏt triển cỏc chuẩn để hỗ trợ phỏt triển và triển khai mạng RPR trong LAN, WAN và METRO cho truyền dẫn số liệu hiệu quả và hồi phục nhanh tại tốc độ hàng Gbps.
- Tiờu chuẩn IEEE 802.17: Cỏc phương thức truy nhập về việc sử dụng giao thức truy nhập RPR trong mạng LAN, MAN và WAN cho việc truyền cỏc gúi số liệu tại tốc độ lờn tới nhiều Gigabit/s.
RPR (IEEE 802.17) là tiờu chuẩn được thiết kế cho truyền tải tối ưu lưu lượng số liệu qua cỏc ring quang. RPR cú đặc tớnh duy trỡ của cỏc mạng SDH với thời gian bảo vệ là 50ms.
RPR làm việc dựa trờn khỏi niệm về cỏc ring hai chiều, gọi là ringlet. Cỏc ring này được thiết lập bằng cỏch thiết lập cỏc trạm RPR tại cỏc node (nơi sẽ cú lưu lượng rẽ nhỏnh) cho mỗi luồng. RPR sử dụng cỏc bản tin MAC để điều khiển lưu lượng trờn cả hai hướng của ring. Cỏc node tự dàn xếp băng tần giữa chỳng nhờ cỏc thuật toỏn cụng bằng để trỏnh nghẽn và lỗi chặng. Việc trỏnh lỗi chặng được thực hiện trờn một trong hai kỹ thuật là „steering“ và „wrapping“. Với kỹ thuật „steering“, nếu một node hoặc một chặng bị sự cố thỡ tất cả cỏc node sẽ được thụng bỏo về việc thay đổi topo và chỳng sẽ định tuyến lại lưu lượng. Với „wrapping“, lưu lượng được loop back tại node cuối cựng ngay trước điểm bị sự cố và được định tuyến về trạm đớch.
Toàn bộ lưu lượng trờn ring sẽ được định rừ một mức dịch vụ (CoS) và tiờu chuẩn IEEE 802.17 đó xỏc định 3 mức dịch vụ. Lưu lượng mức A (mức cao) là loại lưu lượng CIR thuần tuý và được thiết kế nhằm hỗ trợ cỏc ứng dụng đũi hỏi mức jitter và
trễ thấp như thoại và hỡnh ảnh. Lưu lượng mức B (mức trung bỡnh) là loại lưu lượng pha trộn giữa CIR và EIR). Mức C (mức thấp) là lưu lượng best effort, đõy là lưu lượng chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ truy nhập internet.
Một nội dung khỏc cũng được đề cập trong khuyến nghị này là „tỏi sử dụng khụng gian“. Do RPR „giải phúng“ tớn hiệu mỗi khi đến đớch nờn RPR cú thể tỏi sử dụng khụng gian đó được giải phúng để mang phần lưu lượng khỏc. Tiờu chuẩn này cũng hỗ trợ sử dụng IEEE 802.1D nhằm cải thiện hơn nữa hiệu suất của cỏc ứng dụng đa điểm và VLAN tagging (IEEE 802.1Q).
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CễNG NGHỆ NG-SDH CHO MẠNG TRUYỀN TẢI NGN NGHỆ AN
3.1. Lý do lựa chọn cụng nghệ NG-SDH cho mạng truyền tải Nghệ An.
Như vấn đề đó đặt ra từ chương 1, trong giai đoạn sắp tới toàn bộ hệ thống viễn thụng của VNPT sẽ được thay đổi theo hướng tiến lờn mạng NGN. Mạng NGN sử dụng cụng nghệ IP hoàn toàn khỏc với cụng nghệ TDM truyền thống mà phần lớn dịch vụ đang được khai thỏc tại VTNA sử dụng cụng nghệ TDM. Việc thiết kế 02 hệ thống truyền tải riờng biệt cho 2 cụng nghệ là hoàn toàn khả thi và mang yếu tố lõu dài. Khi cung cấp cỏc dịch vụ trờn nờn IP như VoIP, IPTV, VoD thỡ việc sử dụng mạng truyền tải IP là bắt buộc. Tuy nhiờn trong giai đoạn hiện tại chỳng tụi kiến nghị thiết kế một hệ thống truyền tải cú khả năng truyền tải nhiều dịch vụ mạng NG-SDH với cỏc lý do như sau :
– Hiện tại với hơn 400.000 thuờ bao thoại cố định, 500 BTS của cả Vinaphone, Mobi fone sử dụng cụng nghệ TDM vẫn cần được hỗ trợ ở phần truy nhập bằng cụng nghệ SDH
– Mạng truyền tải hiện tại khụng đỏp ứng được nhu cầu do chỉ chạy với cấp độ STM4 nờn cần được nõng cõp lờn tốc độ cao hơn
– Hệ thống ATM DSLAM đang sử dụng chạy thẳng bằng cỏp quang sử dụng khả năng truyền tải ATM over SDH/STM 1 nờn rất lóng phớ khi phải sử dụng 01 đụi cỏp quang chỉ để truyền tải 01 đường STM 1. Hơn nữa khi lắp đặt tại một số địa điểm nằm quỏ xa Hub bộ thu nhận tớn hiệu quang của DSLAM sẽ khụng hoạt động được.
– Mạng IP DSLAM mới đưa vào khai thỏc cũng gặp phải tỡnh trạng tương tự với việc sử dụng 01 đụi cỏp quang để truyền tải trực tiếp giữa cỏc DSLAM với nhau sẽ gõy ra tỡnh trạng cổ chai ngay tại một số DSLAM. Hoặc khi cỏc DSLAM đặt quỏ xa nhau bộ thu nhận tớn hiệu quang sẽ khụng hoạt động được.
– Ba mạng chạy độc lập với nhau sẽ gõy lóng phớ tài nguyờn sợi quang. Do được thiết kờ đó lõu nờn phần lớn hệ thống cỏp quang nội tỉnh là cỏp quang 08 sợi.
Như vậy sẽ nếu sử dụng 03 mạng truyền tải độc lập sẽ khiến một số tuyến cạn kiệt tài nguyờn cỏp quang. Khụng cú sợi dự phũng, sẽ rất khú khăn khi cú sự cố.
– Việc đầu tư cỏc tuyến quang mới ( 24,48 sợi) đang được xỳc tiến. Tuy nhiờn do nhu cầu hiện tại là chưa lớn, nờn cỏc tuyến quang nhiều sợi chưa thể khai thỏc được trong tương lai gần.
– Ngay cả trong tương lai gần khi triển khai mạng truyền tải thuần IP ( Mạng MAN-E Sử dụng cỏc phần tử CES gom lưu lượng) cho cỏc dịch vụ băng rộng thỡ với địa hỡnh phức tạp như Nghệ An vẫn xuất hiện những tuyến truyền dẫn cú cự ly truyền tải vượt quỏ khả năng của cỏc CES. Lỳc đú khả năng truyền tải IP trờn SDH lại phải được tớnh tới.
– Hiện nay mạng VTNA khụng những chỉ phục vụ cho hệ thống dịch vụ viễn thụng của VTNA. Mà VTNA đang từng bước trở thành nhà cung cấp hạ tầng thụng tin hàng đầu trờn địa bàn Tỉnh. Với tầng lớp khỏch hàng đa dạng: Cỏc hệ thống SAN, ATM của cỏc ngõn hàng trờn địa bàn toàn tỉnh, cỏc hệ thụng truyền tải truyền hỡnh, cỏc dịch vụ thuờ kờnh dựng riờng.... Việc cú nhiều khỏch hàng cũng đặt VTNA trước việc phải thiết kế một hệ thống cú khả năng truyền tải đa dịch vụ để cung cấp đõy đủ cỏc yờu cầu của khỏch hàng.
3.2. Đỏnh giỏ về khả năng ỏp dụng cụng nghệ NG-SDH trờn mạng truyền tải quang của VTNA
Căn cứ vào hiện trạng mạng viễn thụng của VTNA, chỳng ta thấy rằng:
– Hiện tại phần lớn cỏc thiết bị truyền dẫn trờn mạng của VTNA đều sử dụng thiết bị truyền dẫn trờn cơ sở cụng nghệ SDH với việc triển khai cỏc Ring hoặc cỏc thiết bị kết nối điểm - điểm với dung lượng từ STM – 1 đến STM – 4. Do đú vấn đề tận dụng cơ sở hạ tầng truyền dẫn hiện cú là một trong những yờu cầu đặt ra cho mục đớch tiết kiệm chi phớ đầu tư xõy dựng mạng.
– Trong thời gian tới VTNA sẽ đầu tư rất lớn vào mạng truyền tải bằng việc phỏt triển cỏc tuyến cỏp quang nội hạt. Phần lớn cỏc tuyến cỏp quang được lắp đặt với dung lượng sợi trong cỏp là 8, 16, 24 sợi. Do vậy, tài nguyờn về sợi quang trong mạng quang nội hạt cú thể đỏp ứng được trong tương lai gần. Đõy là một thuận lợi lớn cho khi xem xột triển khai cỏc hệ thống truyền dẫn quang dựa trờn cơ sở kết hợp cỏc cụng nghệ mới như là WDM, NG-SDH, RPR...
– Nhu cầu truyền tải lưu lượng IP trờn mạng ngày càng tăng và được đỏnh giỏ là sẽ tăng khoảng 90%-120% mỗi năm trong khi đú lưu lượng thoại chỉ tăng khoảng 10% mỗi năm. Do vậy trong tương lai lưu lượng IP sẽ trở nờn vượt trội so với lưu lượng thoại. Tuy nhiờn việc thay thế hoàn toàn một mạng TDM sang một mạng IP đũi hỏi phải cú lộ trỡnh cụ thể và sẽ mất nhiều thời gian. Trong tương lai gần mạng TDM sẽ được đấu nối vào mạng IP thụng qua cỏc hệ thống
Media Gateway.
– Việc thiết lập một mạng truyền tải thuần IP sử dụng cụng nghệ Gigabits Ethenet là hoàn toàn cú thể và sẽ phải thực hiện. Tuy nhiờn với hơn 300.000 thuờ bao thoại TDM và hơn 500 BTS cho cả 2 mạng Vinaphone và Mobifone trờn địa bàn toàn tỉnh. VTNA vẫn phải sử dụng hệ thống truyền dẫn SDH. Bờn cạnh đú khi Tập đoàn VNPT triển khai mặt phẳng 2 của mạng NGN thỡ số lượng thiết bị cần đến khả năng truyền tải IP là rất lớn. Căn cứ vào nhu cầu hiện tại và trong tương lai gần. Chỳng tụi đề xuất xõy dựng mạng NG-SDH tại VTNA
Với những phõn tớch và nhận định ở trờn và dựa vào thực trạng mạng của VTNA chỳng tụi thấy rằng việc xõy dựng hạ tầng truyền dẫn quang dựa trờn cụng nghệ NG- SDH là hoàn toàn phự hợp với bối cảnh hiện nay của mạng, vừa tận dụng được cơ sở hạ tầng sẵn cú, vừa đỏp ứng được những mục tiờu phỏt triển mạng trong tương lai. Tuy nhiờn, cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn quang cú thể ỏp dụng cụng nghệ truyền dẫn quang phự hợp chứ khụng nhất thiết phải lựa chọn một cụng nghệ duy nhất, đõy cũng là xu hướng xõy dựng mạng truyền tải quang (và đặc biệt là mạng MAN E) trờn thế giới. Do đú việc lựa chọn cụng nghệ NG-SDH ỏp dụng cho xõy dựng mạng truyền tải quang của VTNA được dựa trờn một số hướng sau:
– Xõy dựng mạng cú khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn quang SDH cũ nhằm tớch hợp hệ thống mới với cỏc hệ thống truyền dẫn SDH cũ. Cho